基于互聯網+的《單片機與接口技術》課程教學改革探究

孫明 張輝 趙麗娜

摘要：《單片機與接口技術》是電氣工程、電子通信工程、機電一體化等多個理工科專業的基礎課程。對于初學者來說，該課程包含的知識點不僅多而雜，并且抽象性較強，傳統以教材為主的理論講授模式，不利于激發學習動力，教學質量不理想。在“互聯網+教學”背景下，依托互聯網創新課程教學模式，對降低理解難度、提高實操水平有明顯效果。本文結合教學實踐，首先介紹了這門課程教學的難點，例如理論性較強、課程資源少等，然后提出了基于互聯網+的教學改革思路，最后從搭建課程管理網絡平臺、運用微課開展教學以及采取“線上+線下”混合考核等方面提出了幾點建議，為學生進行更加深入地學習奠定基礎。

關鍵詞：單片機與接口技術;互聯網+;微課模式;課外資源

中圖分類號：G642 ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）35-0283-02

作為一門專業基礎課，《單片機與接口技術》既包含了指針、寄存器、串行口之類的概念性知識，同時又需要學生掌握簡單的編程方法、開發方法，熟練運用開發板，有較強的實操性要求。傳統的教學模式下，由于沒有做到理論與實操的統籌兼顧，基礎不牢固，因而在進行其他專業課程學習時，就會遇到更大的阻力。近年來，互聯網在各個專業的課程教學中均體現出了明顯優勢，也積累了比較豐富的經驗，這就為《單片機與接口技術》課程運用互聯網進行改革提供了可行性條件。除了要求學校方面提供硬件支持外，教師也要轉變觀念，樹立互聯網教學思維，掌握互聯網教學方法，推動這一課程教學達到預期成效。

1 《單片機與接口技術》教學的難點分析

1.1理論性較強，抽象知識理解難度高

專業基礎課的一個明顯特點，在于包含了許多本專業相關的概念、理論，讓學習者有一個初步認識，為今后進行更加深入的學習打好基礎。就《單片機與接口技術》而言，例如51系列單片機、STC系列單片機的結構、特點、原理等，以及立即數尋址、寄存器尋址、變址尋址的適用條件和區別等，都是需要學習者牢固掌握的理論性內容。由于這些概念性的知識數量較多，初學者很容易將其混淆，理解起來十分困難，更不用說實踐運用了。因此，在課程的教學中，一方面需要學習者保持興趣、集中注意力，做到正確區分、牢固掌握這些易混淆性知識;另一方面還需要學習者在實踐操作中，正確運用并加深理解這些知識，增加了課程教學的難度。

1.2授課方法單一，實操訓練較少

在學習《單片機與接口技術》時，使用匯編語言設計簡單程序、循環程序是最基本的實操要求，而隨著課程學習的深入，知識的不斷積累，還會要求學習者能夠使用軟硬件設計交通燈、流水燈或者是報警器等實物。因此實操能力也是該課程考核中的關鍵一項。但是，在日常教學中，學生基礎不夠扎實，容易出現概念混淆的情況;而許多教師為了幫助學生更加扎實地掌握課程內容，占用了過多的時間進行理論講解，由此留給學生進行實操訓練的機會就相應減少。在教學時也發現，通過教師在課堂上的理論講解和示范操作，部分學生覺得自己已經掌握了該知識點，但是由于不能立刻通過上機操作對所學知識進行鞏固，一段時間后又會忘記如何編程，因而不利于專業技能的提升。

1.3課程資源匱乏，難以激發興趣

給學習者提供豐富的教學資源，一是能夠拓展學習者的知識視野，對專業課程有更加全面的了解;二是能夠為學習者提供更多的實訓機會，有助于保持學習動力。但現階段，很多教師在教學時還是局限于教材上的內容，即便是上機實操，也僅是從教材上挑選一些練習題。由于教學資源匱乏，隨著時間的延長，很多學生學習興趣消退，不能從單片機程序設計中獲得正向反饋，降低了課堂教學效率。

2 基于互聯網+的課程改革思路

把互聯網技術運用到各個專業的課程教學中，是近幾年高校教學創新的一次重要嘗試。《單片機與接口技術》這門課程，本身就需要學習者使用計算機完成編程訓練，在一定程度上為互聯網+教學的運用提供了便利。因此，基于互聯網+的課程教學創新，應重點關注如何提升實操能力、如何豐富課程資源等方面，致力于解決當下課程教學中切實存在的一些難題。

2.1利用互聯網讓理論知識具象化

對于剛開始接觸《單片機與接口技術》這門課程的學生來說，首要任務是把繁瑣而又抽象的概念和理論，轉化為相對來說具象的內容，使他們保持對這門課程的學習熱情。互聯網在這一方面提供了諸多便利與優勢，例如在介紹幾種常見的單片機時，教師可以從互聯網上搜集MCS 51系列單片機、ATMEL 89系列單片機的結構圖，采用對比教學方式進行介紹。一方面，運用PPT針對某個部分進行單獨講解，可使學習者更加直觀地了解單片機內部構成，熟悉掌握每個部分的功能;另一方面，采取對比觀察的方式，可使學生進一步掌握不同系列單片機在結構組成上的異同點。同樣的方法還可適用于幾種存儲器結構的教學、多個輸入/輸出端口的教學。基于互聯網直觀展示的特點，將易于混淆的知識點進行對比觀察、深入講解，可有效提高課程重、難點知識的教學質量。

2.2利用互聯網提升學生實操能力

《單片機與接口技術》雖然包含較多的定義和理論，但是也要求學習者掌握簡單編程等實操技能。以往課程教學實訓機會少、實操能力弱，運用互聯網進行教學改革，對改善這一現狀也能起到一定的積極幫助作用。例如，搭建網絡教學平臺，采用“項目式”教學使學生得到更多自主鍛煉的機會;教師通過互聯網將設計好的項目任務發送給每名學生，讓他們根據任務說明，利用之前學過的單片機編程知識，自主完成程序編寫，并通過仿真運行保證程序正確;讓每個學生接受到的項目任務均不相同，以更加考驗他們獨立解決困難、完成任務的能力。在這一過程中，既可以使學習者掌握簡單的編程技巧，又可以使學習者加深對尋址方式、接口功能、時鐘信號等知識點的印象。

2.3利用互聯網擴展課外學習資源

隨著課程教學的深入，一方面是知識難度相應上升，學習變得更加吃力;另一方面，剛開始接觸課程時的新鮮感消退，學習動力減弱。在這種情況下，要想繼續讓學習者在課堂上集中注意力，就需要借助于互聯網引進一些課外資源，讓他們保持探究的興趣。互聯網上有海量的教學資源，既有關于《單片機與接口技術》的精品課程，又有多種類型的練習題，因而，可選取適當的章節和練習題在理論教學和實操訓練中加以借鑒。例如，在學習了“萬年歷設計”這部分知識后，從互聯網上搜集其他基于單片機的設計題目，如“跑馬燈設計”“00-99計數器設計”等。這種利用互聯網擴展課外學習資源的方式既可以讓所學知識得到檢驗，實操能力得以提升，又可以感受到單片機技術的實用性。

3 基于互聯網+的《單片機與接口技術》教學改革

3.1搭建課程管理網絡平臺

在應用互聯網+改革教學模式時，首先要提供完備的硬件基礎。學校方面應構建課程管理網絡平臺，包括教師端、學生端兩部分。教師端除了發布指令、下達任務外，還可以實時監控每一臺學生終端機，既可以監督學生訓練，又能夠及時解答學生在上機實操過程中遇到的問題。另外，還要提供在線交流功能，學生可以選擇私信的方式，與教師“一對一”交流;也可以選擇在公屏上提問，教師對一些共性問題給予解答。此外，課程管理網絡平臺還包括教學資源庫，其中包含了海量的學習資料;除了電子課件外，還有習題庫，支持學生隨堂測驗。做到“一人一機”，真正實現了個性化教學，為鍛煉學生的自主學習能力，切實提升實操水平奠定了基礎。

3.2采用微課模式提高教學質量

基于互聯網的微課教學，也有助于提升《單片機與接口技術》教學實效。教師需要根據課堂所要講解的知識點，在備課階段從網絡教學論壇下載相關的資料。以“輸入/輸出端口”為例，搜集關于P0-P3口的教學資料，然后利用剪輯軟件制作成2～3分鐘的教學短視頻。每個端口對應一個短視頻，這樣在課上講解51單片機的輸入/輸出端口知識點時，直接讓學生觀看短視頻。相比于教師講解，用視頻展示的方式可更好地、更直觀地表示出P0-P3口的功能、要求以及負載能力，還有利于對比教學。這樣一來，不僅提高了授課效率，而且有助于學生厘清易被混淆的知識點。同樣，在上機實操時，如果學生遇到難點無法攻克，也可以通過觀看微視頻的方式，不斷摸索尋找方法和答案，這對于鍛煉他們在單片機編程中的創新創造能力也大有裨益。

3.3線上+線下考核檢驗學習成果

以往《單片機與接口技術》的考核，受到條件限制側重于卷面考試，雖然也包含分支程序設計、串行口應用等實踐性的內容，但是占比不高，無法真正體現出學生對這門課程的掌握和應用水平。而基于互聯網搭建“線上+線下”的混合式考核，則兼顧了理論與實踐。線下考核還是以理論為主，旨在幫助學生扎實掌握這門課程中的重要概念，如串行口的工作方式、各種接口的結構、中斷鍵盤掃描方式等。線上考核則側重于檢驗實操能力，教師從網絡平臺的習題庫中，隨機抽取若干題目，分配給每一名學生，讓他們在規定時間內在計算機上編寫程序，然后將程序燒錄到單片機上進行運行。這種混合式考核，一來更加全面地反映出學生對這門課程的掌握水平，二來也有助教師發現學生的短板和問題，在下一步的教學中有針對性地補齊短板。

3.4利用課后碎片化時間鞏固知識

課上教學時間有限，很多學生因為消化能力不強，容易留下許多知識盲區。而這門課程的知識具有很強的邏輯關聯，例如不了解輸入/輸出端口的功能，或者是沒有掌握各類尋址方式，不熟悉中斷觸發方式，就很難完整、順利地設計出程序。因此，要想學好、用好單片機，除了要求學生珍惜好課上的理論教學和上機操作機會外，還要要求學生在課后反復練習。目前，筆記本電腦在學生群體中得到了全面普及，教師應借助于互聯網分配課后練習任務，將課后碎片化時間利用起來。要按照“因人施教”的原則，根據每個人的知識掌握程度，安排不同的課后訓練任務。讓那些基礎扎實的學生，可以通過課后訓練進一步拔高;讓那些基礎薄弱的學生，也通過課后練習鞏固知識點。除此之外，利用班級QQ群、微信群，師生之間可隨時交流問題、解答疑惑，在切實提升教學實效的基礎上，推動這門課程的深化改革。

4結語

在互聯網+時代，《單片機與接口技術》教學改革既有可行性，也有必要性。對于任課教師來說，首先要轉變教學觀念，樹立起互聯網思維，其次要結合這門課程的特點，以及每節課教學的重難點知識，發揮互聯網的便利性，通過搭建網絡教學平臺，采用微課教學模式，以及采取線上+線下混合式考核等一系列措施，實現教學模式創新，幫助學生在扎實掌握單片機相關理論知識的前提下，進行大量實操訓練，初步掌握編程技巧，為下一步更加專業的課程學習奠定基礎。

參考文獻：

[1] 周欣欣，趙海勇，徐純森，等.基于應用型創新人才培養模式下的《單片機及接口技術》教學改革與實踐[J].科技視界，2016（5）：26，54.

[2] 蔡云非，賈婷，井洋，等.基于物聯網技術的單片機與接口技術課程項目教學改革與研究[J].商業故事，2018（17）：159.

[3]王艷春.基于"工單制"教學改革的探析——以《單片機原理及接口技術》課程改革為例[J].中國航班，2019（14）：116-117.

[4] 宋躍，胡必武，雷瑞庭.基于轉型升級-資源共享的單片機課程教學改革[J].實驗室研究與探索，2017，36（12）：233-236.

[5] 周春明.《單片機原理與接口技術》課程教學模式改革實踐[J].計算機產品與流通，2020（4）：265.

【通聯編輯：光文玲】